基于VRML多媒体CAI课件若干问题的研究和实践

2022-09-10

通常使用的的CAI课件都具有超链接性和交互性两种特性。在交互性方面普通CAI课件暴露出一些弊病: (1) 只能进行二维交互的操作, 空间表现受到限制; (2) 在课件内容更新方面也相对困难。已不能完全满足日益发展的教学需要。随着VRML虚拟建模语言的出现和完善, 基于VRML虚拟建模语言的多媒体教学CAI课件应运而生了。VRML虚拟建模语言所开发的多媒体CAI课件, 不仅能灵活地进行超级链接, 同时也克服了不能进行人机三维空间的交互问题, 使多媒体CAI课件变得生动活泼, 为多媒体C A I课件的研究开辟了一条新路。

作为这种全新类型课件的平台, 具有良好的跨平台特性和前所未有的广泛的覆盖性的优点。由于每个多媒体页面之间相对独立, 因此可以十分容易的对课件进行升级更新。在多媒体教学中, 基于V R M L页面的课件可以以页面为单位进行播放, 具有较快的传输速度。考虑到基于V R M L虚拟语言的多媒体C A I课件的以上优点, 而且VRML技术发展又非常的快, 所以课件中一些功能如导航、查询等的技术实现便成为开发过程中突出的技术难点。为此, 我们在项目开发过程中, 特别在这些方面作了重点研究, 并取得了一定的成果。

1 课件页面优化的原则和方法

页面优化问题主要解决以下两个:一个是加快页面显示速度;另一个则是使页面能象设计者所预先设想的那样在用户眼前显示。下面就分别从这两个目的出发, 讨论一下对页面进行优化时所运用的方法。

加快页面运行速度的优化传统上, 在加快页面运行速度方面所做的努力, 仅仅局限于减少多媒体元素的使用数量和降低使用质量, 以取得较小的文件大小, 从而加快页面文件在网络上的传输速度以达到加快下载速度的目的。我们认为, 仅依靠这方面的努力是远远不够的。所谓的页面下载速度便可分成以下三部分:下载时间, 渲染时间和可视性, 好的设计者应通过页面优化在三这者中找到一个平衡点, 进而产生理想的下载, 从用户点击请求到页面总体框面显示仅一眨眼时间, 在页面完全渲染完前用户便可以从中搜索自己需要的信息。

(1) 加快页面显示速度的基本方法: (1) 简化内容:对不必要的图形、文本进行删除; (2) 减少各种多媒体元素的大小; (3) 尽量使用相同的图形或类似的内容。 (2) 对图形的优化处理: (1) 减少图形文件大小:可以通过以下一些方法来减小图形文件大小; (2) 减小图形面积——这可以通过剪切图形或按比例收缩图形来实现; (3) 注意颜色安排——通过降低色彩深度, 使每一象素有较少的位数可使文件变小。而在一行内不要放入过多颜色将使文件进一步压缩, 这对GIF文件更加有效, 因为GIF仅是颜色的列表, 它为每一行设置一个颜色列表, 因此, 当沿水平方向改变颜色时, 应尽量使用更多的相同颜色片段;基于相同的原因, 当使用连续色调时, 应尽量从顶部向底部延展, 而不要在左右方向上延展; (4) 调整图像中的对比水平——大多数图像软件都提供重润色选项, 如伽玛 (G a m m a) 较正和加亮 (highlight) /中调 (midtone) /阴影 (shadow) 来改变一个图像内的对比。缩减这些值, 通常可以减少文件尺寸; (5) 抑制抖动——抖动是指用现有调色板中颜色值来接近调色板中没有的颜色, 它倾向于增大GIF文件的大小, 通过选择通用安全216色调色板和用图形程序里选择“No Dither”选项可消除抖动。 (3) 对数据进行压缩:压缩技术有两种:有损压缩和无损压缩。衡量一种数据压缩技术的原则有三种: (1) 压缩前后所需要的信息存储量之比大; (2) 袦压缩的算法要简单, 压缩尽可能地做到实时压缩解压; (3) 恢复效果好, 要尽可能恢复原始数据。

1.1 对兼容性的优化

在兼容性问题上, 既要考虑课件对各种操作系统和硬件平台的兼容性, 更要考虑课件对各种浏览器的兼容性。 (1) 在平台兼容性上的优化:课件的运行平台对课件的使用也至关重要。V R M L适应不同类型的操作系统。好在V R M L文件可通过本身的跨平台特性已为我们很好地解决了这个问题, 使我们免于多次开发, 但为了使课件能够在各种平台上正常显示, 仍需要我们在定义潜在用户群时考虑许多细节等。 (2) 在浏览器兼容性上的优化:与由于浏览器不兼容带来的影响相比, 由于平台不兼容对课件开发所带来的影响几乎可以忽略不计了, 各大主流浏览器开发厂商或者由于商业上的考虑而故意制造不兼容情况, 如I E4.0和IE5.0中自带VRML浏览器就是不兼容的。如何消除浏览器兼容性对课件开发的影响, 才是课件开发者所真正要关心的问题。

2 课件中导航、查询、测试功能的实现

(1) 导航功能的实现:在本课件中导航功能采用以下几种方案来实现。一种是每一页底部均有的导航钮, 这个方案主要提供课件预定学习顺序;一种是导航目录, 它显示课件中的所有界面按钮, 这样可以方便地浏览每一页。VRML开发课件中的导航功能是通过使用锚链编组 (Anchor节点) 命令进行的。这种导航速度快, 使用灵活。 (2) 交互及三维显示功能的实现:一般语言开发的课件, 可以显示文本、图像, 也可显示动画, 但和VRML开发的CAI课件相比, 它还稍加逊色。除以上功能外, 还可以人机互动和三维显示。 (1) 人机互动:VRML开发的CAI课件在显示页面上设置了人机交互功能, 浏览者可以根据需要感知VRML场景、改变场景中的造型状态、触发一事件或开始一段VRML动画。 (2) 三维显示:和其它课件一样, 可显示文本、图像, 此外, 可以并可调整图形的空间位置, 从不同的角度进行观看, 给人以真实感。这也是该课件受到欢迎的原因之一。在进行显示时, 可以用不同的浏览器进行观看。

3 结语

基于VRML的多媒体CAI课件是未来多媒体课件的主要形式, 也是将来发展虚拟教学的一个资源基础。但目前已完成的优质实用课件还很少, 对此类课件的开发模型, 开发工具, 开发技术等的研究也很少。我们认为, 只有加紧对这类课件的研究开发, 才有可能使课件教学真正在教学中时效。本文所提到的方法和技术都是我们在基于VRML的多媒体CAI课件开发过程中实际所应用的, 实践证明是行之有效的。

摘要：基于VRML虚拟建模语言的多媒体CAI课件是多媒体CAI课件与VRML技术的结合。它将成为网络教学多媒体CAI课件的一种新的主要形式。本文结合一个例子, 介绍了在基于VRML虚拟语言的多媒体CAI课件开发过程中, 对课件页面进行优化的原则和方法, 并详细介绍了课件中导航、三维虚拟显示、人机交互等课件元素的实现技术和方法。

关键词：多媒体,CAI课件,VRML,页面优化